[發明專利]基于鐵電晶體管的施密特觸發器及多諧振蕩器

在審

• 申請號: 202210142851.4
• 申請日: 2022-02-16
• 公開（公告）號: CN116647211A
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 任天令;趙瑞婷;魯添;劉厚方;趙曉玥;邵明昊;楊軼;伍曉明
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H03K3/3565
• 分類號: H03K3/3565;H03K3/012
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 郭亮

1.一種基于鐵電晶體管的施密特觸發器，其特征在于，包括：第一元件和第二元件；

所述第一元件和所述第二元件構成CMOS反相器；所述第一元件和所述第二元件，分別為n型鐵電晶體管和p型晶體管，源極分別接地與VDD，或者所述第一元件和所述第二元件，分別為p型鐵電晶體管和n型晶體管，源極分別接VDD與地；所述第一元件和所述第二元件的柵極相連作為輸入，漏極相連作為輸出；

或者，所述第一元件和所述第二元件構成偽NMOS反相器；其中，所述第一元件為n型鐵電晶體管，所述第二元件為負載，所述第一元件通過所述負載連接至VDD端；所述第一元件的源極接地，柵極與漏極分別作為輸入和輸出。

2.根據權利要求1所述的基于鐵電晶體管的施密特觸發器，其特征在于，所述鐵電晶體管的鐵電材料包括：鐵電鈣鈦礦氧化物、二維鐵電材料、鐵電III-V族氮化物或者氧化鉿基鐵電材料。

3.根據權利要求2所述的基于鐵電晶體管的施密特觸發器，其特征在于，所述鐵電鈣鈦礦氧化物包括SBT、PZT、PTO、PMN-PT；所述氧化鉿基鐵電材料的摻雜元素包括Zr、Si、La、Y、Gd或Al。

4.根據權利要求2所述的基于鐵電晶體管的施密特觸發器，其特征在于，所述二維鐵電材料包括CuInP₂S₃或α-In₂Se₃；所述鐵電III-V族氮化物包括Al_1-xSc_xN。

5.根據權利要求1所述的基于鐵電晶體管的施密特觸發器，其特征在于，所述鐵電晶體管包括：金屬-鐵電材料-半導體結構晶體管MFS-FET、金屬-鐵電材料-柵氧化物-半導體結構晶體管MFIS-FET或金屬-鐵電材料-金屬-柵氧化物-半導體結構晶體管MFMIS-FET。

6.根據權利要求1所述的基于鐵電晶體管的施密特觸發器，其特征在于，所述負載包括電阻或位于飽合區的負載型晶體管。

7.根據權利要求1或所述的基于鐵電晶體管的施密特觸發器，其特征在于，所述第二元件為晶體管時，所述第二元件的結構包括金屬氧化物半導體場效應晶體管、無結型晶體管、薄膜晶體管、二維材料晶體管、納米線晶體管、鰭型場效應晶體管或柵極環繞型場效應晶體管。

8.根據權利要求6所述的基于鐵電晶體管的施密特觸發器，其特征在于，若所述第二元件為位于飽合區的負載型晶體管，則第二元件的柵極與源極相連，漏極接VDD。

9.根據權利要求1-8任一項所述的基于鐵電晶體管的施密特觸發器，其特征在于，還包括：控制晶體管；

所述鐵電晶體管為金屬-鐵電材料-金屬-柵氧化物-半導體結構晶體管，等效于鐵電電容與N型晶體管在柵極串聯；

所述控制晶體管為N型晶體管，所述控制晶體管的漏極和源極分別連接至鐵電晶體管電容部分的兩端，柵極輸入控制電壓。

10.一種多諧振蕩器，其特征在于，包括：

電阻、電容，以及權利要求1-8任一項所述的基于鐵電晶體管的施密特觸發器；

所述電阻的一端與所述電容和鐵電晶體管的柵極相連；

電阻的另一端與第二元件連接，作為輸出端；

鐵電晶體管的源極和電容的另一端接地。